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摘要：本文针对高校实验室项目的建造特点和难点，阐述了bim技术在该项目深化设计中的应用，为类似工程设计施工提供了借鉴参考。
关键词：BIM技术；实验室；碰撞检查；深化设计
利用BIM技术的可视化、可协调性、模拟性、优化性、可出图性的特点，极大地方便了机电管线综合深化设计工作，特别是在机电系统小而精、管线错综复杂的实验室项目中，能更加直观准确地发现问题，优化规避问题，减少施工返工现象，为项目建设增值。因此，本文将BIM技术应用到实验室深化设计过程中，直观地表达管线与实验室器具设备间的配合关系，以期提升实验室深化设计效率和质量。
1工程概况
西湖大学是在国家的支持下创建的一所新型民办一流研究型大学，规划总建筑面积约69.5万m2。教学研究核心区包括基础医学楼、生命科学楼、理学楼、工学楼及科研公共平台（生物医学新技术平台、物质科学平台、分子科学平台、先进微纳加工与测试平台），属于多层建筑。其中生命科学学院规划95间独立实验室，理学院规划90间独立实验室，工学院规划90间独立实验室。本工程中全专业应用BIM技术深化，包括建筑结构、机电、智能化、装饰、幕墙、园林景观、水系河道等。以三维模型为依据，在项目建造的全过程中实施信息化，实现建设项目实体与BIM竣工模型的信息化同步交付，并为后期学校物业运维提供信息化支持。
2机电深化设计要点
2.1机电深化设计流程
BIM机电深化设计流程见图1。
2.2机电深化设计原则
建设项目用于实施的设计图纸管道的连接走向通常采用短平直，相对本专业是较理想化的布置。在实际施工过程中，容易造成各专业不顾彼此，抢占空间，管道交叉碰撞。并且这些问题都是在现场实际安装完成后才暴露，造成一定量的返工作业，使得各方较为被动。本工程中的机电深化设计利用BIM可视技术，很好地解决了此类问题，搭起了设计与施工之间的桥梁。在实验室建造过程中，进行机电深化设计时应考虑以下原则：（1）执行相关实验室设计、施工规范，且不得改变实验室功能性设计要求。（2）考虑施工的可行性，管道法兰、焊接缝等接头不允许留在墙体内。（3）结合实验室中央操作台、通风柜、高效风口、FFU等布局，满足机电管线安装及阀门、设备等的操作、检修或开关要求。（4）在满足各管道施工可行、合理的前提下，尽量用足梁下空间，优化各专业管道综合排布，提升吊顶净空。（5）重点部位利用BIM可视化形成局部三维视图，直观表达管道关系及共用支架形式，指导现场施工。（6）各管道之间避让的原则应遵循重力管道、实验排污管道优先布置，小管让大管，有压管让无压管，常温管让高、低温管，尽量避免不必要的管道虹吸弯。
3机电各专业深化设计
3.1机电系统BIM初步建模
（1）机电系统初步建模阶段，首先要统一制定实验室水、电、风、消防、洁净空调、高纯用水、废气、集中供气、特气等机电各个系统的构件统一命名规则，并实施基于规则的命名。如系统名称、尺寸大小、标高形式、管材、连接方式、设备编号、风口形式等，以保证后期项目模型信息之间的通用性[1]。（2）机电管线建模是现场下料实施前，在计算机上依据设计蓝图完整的模拟管线系统，是对设计施工图纸的一次系统性梳理、检查，能尽早地发现传统图审过程中容易忽视的“错、漏、碰”等设计问题，BIM深化设计师应对建模工作引起足够的重视。（3）本工程中建筑单体多、体量大、工期紧，前期配合土建一次结构套管预留的任务繁重，外墙进出户套管及梁上套管涉及整个系统管线是否通畅，特别是针对实验室的排水系统，绝不允许错漏。通过这次机电系统的BIM建模，发现大量梁上预留套管数量缺漏或套管位置有误，经与设计师沟通、确认，并及时通知施工现场配合预留，后续设计蓝图也及时跟进修改，保障了后期实验室管道系统的正常施工。
3.2BIM机电管线综合与实验室器具设备的配合
3.2.1BIM机电管线与承载式吊顶支架系统的配合
在BIM机电管线深化设计过程中，结合本项目特点，机电施工阶段BIM模型深度采用LOD400的标准，对管道调整采用抓大放小的原则，即以主干管线、支吊架布局为重点，末端管线现场二次调整。在基础医学楼的综合科研实验室中设计采用承载式吊顶支架系统，机电管道与实验室灯具共用集成支吊架，利用Revit软件将各专业模型输出至Navisworks进行模拟碰撞检测，发现承载式吊顶支架系统的立柱与实验室的排风管、强电桥架以及集中供气等管道局部碰撞（见图2）。为避免承载式吊顶支架的立柱布置不整齐，结合管线综合深化设计原则，利用BIM的可视化、可协调技术，将与立柱碰撞的管道适当调整优化，避开支架立柱位置。图3管综调整后BIM截图图2Navisworks碰撞检测结果将与操作台有直接联系的水、电、气路等主管道集中布置在靠近操作台功能柱一侧，以便末端支管通过功能柱就近铺设至操作台面（见图3），在保证实验室机电功能的前提下，优化了实验室整体观感，也提升了实验室空间的综合利用率。
3.2.2BIM机电管线与小型行吊系统的配合
表面物理分析实验室、低温实验室、承重实验室等功能实验室配备有起重量1t~2t不等的小型行吊系统（双轨电动悬挂起重机），行吊活动区域覆盖实验室一半的面积（见图4）。此设备对结构空间及行走路线上的机电管道布局有较高的要求。暖通设计有3根风管（截面最小高度400mm）从此区域并列通过，而双轨梁顶距结构井字梁底只有330mm空间，因此风管不能在行吊活动区域内并排布置。通过对行吊及风管系统建模，利用BIM三维可视技术更直观地反应结构梁、行吊、风管三者间的关系，综合考虑利用行吊主梁端距柱子间1300mm有限空间（见图5），在不影响实验室控制净高4m的前提下，将排风管布置在最下层（方便对接通风柜及排风接口），中上层分别布置2根送风管，并采用共用吊架排布。本工程深化设计过程中利用BIM技术对不同实验室中不同的功能吊架、功能平台建模，针对性的就近配置水电气需求，切实解决1.5m范围内的实验室高效操作半径。不同实验室对用气需求不同，特种气体应该避免穿过不使用此类特气的房间，当必须穿过时应设置套管或使用双层管布置[2]。最后依据最终确定的管线综合模型，确定机电各管线之间的空间定位关系，并逐一对管线进行详细定位及标注，利用BIM的可出图性，直接将三维空间管道导出不同专业的二维深化设计施工平面图指导现场施工。
3.3BIM技术在墙体预留洞口的应用
在Revit软件中对管道穿越二次结构墙体的预留洞口做精准的空间定位（见图6），并将模型三维洞口信息（种类、大小、离地高度）直接标注并转为二维CAD图纸（见图7），提资土建单位作为墙体施工时预留洞口的依据，满足各专业合理穿插作业的需求，减少返工、补漏，加快工期，同时也提高了项目现场的安全文明施工程度。
4结语
本工程利用BIM技术的管线综合、碰撞检测、深化设计，实现了各专业管线间的有效协同作业，更加准确直观地表达了实验室内部机电管线与土建结构、实验室器具及实验室特定设备的配合关系，避免了各专业间不必要的返工作业，提升了工作效率，提高了工程质量，更大程度的实现降本。
参考文献：
[1]李健，陈华杰.BIM在机电管线综合深化设计中的应用[J].工程技术研究，2020，5（13）：228-229.
[2]特种气体系统工程技术标准：GB50646-2020[S].北京：中国计划出版社，2020.
作者：叶剑银 单位：上海市安装工程集团有限公司